(57)【要約】    【課題】トルク検出装置において、製造にかかる手間を低減すること。    【解決手段】トルクセンサ２０は、コイル２２と、コイル２２を収容するハウジング２３およびハウジング２３に設けられる台座部２４を含むコイル組立体２５と、コイル２２からの信号を処理する処理回路２６を含み、台座部２４によって受けられる回路基板２７と、回路基板２７を挿通して台座部２４にねじ込まれることにより、回路基板２７を台座部２４に取付ける導電体製の取付ねじ２８とを備えている。取付ねじ２８を用いて回路基板２７を台座部２４に取り付ける簡易な作業で、取付ねじ２８を介した回路基板２７の処理回路２６とコイル２２との電気的導通が達成される。    【選択図】            図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トルクを検出するためのコイル、コイルを収容するハウジングおよびハウジングに設けられる台座部を含むコイル組立体と、
コイルからの信号を処理する処理回路を含み、台座部によって受けられる回路基板と、
回路基板を挿通して台座部にねじ込まれることにより回路基板を台座部に取付ける取付ねじとを備え、
取付ねじを介して回路基板の処理回路とコイルとが電気的に導通されることを特徴とするトルク検出装置。
【請求項２】
請求項１において、上記取付ねじはタッピンねじを含むことを特徴とするトルク検出装置。
【請求項３】
請求項１または２において、上記ハウジングは、コイルをモールドした成形樹脂を含むことを特徴とするトルク検出装置。
【請求項４】
請求項１，２または３において、上記ハウジングは、台座部を挟んだ両側位置にて回路基板を受ける一対の補助台座部を含むことを特徴とするトルク検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トルク検出装置、特に、パワーステアリング装置用のトルク検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パワーステアリング装置における操舵トルク検出用のトルクセンサには、操舵トルク伝達用のシャフトを取り囲む磁束発生用のコイルと、このコイルを収容するホルダと、検出回路を含む回路基板とを備えるものがある（例えば、特許文献１参照）。
上記のコイルは、ホルダから突出するコイル端子を有しており、このコイル端子が、回路基板に形成された挿通孔を挿通している。コイル端子は、挿通孔を挿通した状態で回路基板に半田付けされ、検出回路と電気的に導通される。
【特許文献１】特開２００３−１１４１５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
コイル端子と回路基板とを半田付けする際には、半田を加熱する必要がある。また半田がコイル端子および回路基板に良好に結合するように、半田の加熱温度を適切に管理（制御）する必要があり、製造に手間がかかってしまう。
同様の課題は、パワーステアリング装置用のトルクセンサに限らず、他の一般の用途に用いられるトルクセンサにも存在する。
【０００４】
そこで、本発明は、製造にかかる手間を低減することのできるトルク検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明は、トルクを検出するためのコイル、コイルを収容するハウジングおよびハウジングに設けられる台座部を含むコイル組立体と、コイルからの信号を処理する処理回路を含み、台座部によって受けられる回路基板と、回路基板を挿通して台座部にねじ込まれることにより回路基板を台座部に取付ける取付ねじとを備え、取付ねじを介して回路基板の処理回路とコイルとが電気的に導通されることを特徴とするトルク検出装置を提供するものである。
【０００６】
本発明によれば、取付ねじを用いて回路基板を台座部に取り付けるのみで、処理回路とコイルとの電気的導通を達成することができる。したがって、処理回路とコイルとを電気的に導通するために従来施していた、面倒な半田付け作業を廃止することができ、製造にかかる手間を格段に低減することができる。
また、本発明において、上記取付ねじはタッピンねじを含む場合がある。この場合、台座部に、取付ねじと結合（螺合）する雌ねじ部を予め形成しておく必要が無く、製造に係る手間をより低減することができる。
【０００７】
また、本発明において、上記ハウジングは、コイルをモールドした成形樹脂を含む場合がある。この場合、ハウジングの成形作業と、コイルをハウジング内に収容する作業とを一括して行うことができ、製造にかかる手間をより低減することができる。
また、本発明において、上記ハウジングは、台座部を挟んだ両側位置にて回路基板を受ける一対の補助台座部を含む場合がある。この場合、取付ねじの緩みを長期に亘って防止し、取付ねじを介する電気的導通を長期に亘って安定して確保することができる
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施の形態のトルク検出装置としてのトルクセンサ２０を備えるパワーステアリング装置１の概略構成を示す模式図である。
図１を参照して、本パワーステアリング装置１は、操舵部材としてのステアリングホイール２に連結されるステアリングシャフト３と、このステアリングシャフト３と自在継手４を介して連結される中間軸５と、この中間軸５と自在継手６を介して連結されるピニオン軸７と、ピニオン軸７に連なるラックアンドピニオン機構等を含む舵取り機構９とを備えている。
【０００９】
舵取り機構９は、ステアリングホイール２の動作に応じて駆動し転舵輪８を転舵するためのものであり、ピニオン軸７の先端部に設けられるピニオン１０と、車両の左右方向に延びて配置されて軸方向に移動可能な転舵軸１１と、この転舵軸１１の両端にタイロッド１２を介して結合され、転舵輪８を支持するナックルアーム１３とを備えている。
転舵軸１１の一部にはラック１４が形成されており、ピニオン１０が噛み合わされている。ステアリングホイール２の操作に応じてステアリングシャフト３、中間軸５およびピニオン軸７が回転駆動されると、この回転は、ピニオン１０およびラック１４により転舵軸１１の軸方向の移動に変換される。転舵軸１１の軸方向への移動により、ナックルアーム１３が回動されて転舵輪８の転舵が達成される。
【００１０】
ステアリングシャフト３は、ステアリングホイール２に連なる入力軸１５と、自在継手４に連なる出力軸１６とに分割されており、これら入力軸１５および出力軸１６は、トルク伝達軸としてのトーションバー１７を介して同軸上で互いに連結されている。
ステアリングシャフト３を取り囲むハウジング１８（センサハウジング）が設けられており、このハウジング１８には、トルクセンサ２０が収容されている。
【００１１】
トルクセンサ２０は、トーションバー１７を介する入力軸１５と出力軸１６との相対回転変位量により、ステアリングシャフト３に付与された操舵トルクを検出するためのものである。このトルクセンサ２０のトルク検出結果や車速センサ（図示せず）の車速検出結果は、マイクロプロセッサ等を含む制御部１９に与えられる。
制御部１９は、トルク検出結果や車速検出結果等に基づいて、操舵捕助力生成手段としての操舵捕助力生成部２１の駆動を制御し、当該操舵捕助力生成部２１に所定の操舵捕助力を発生させる。操舵捕助力生成部２１で発生された操舵捕助力は、例えば転舵軸１１から舵取り機構９に与えられて、運転者の操舵が補助される。
【００１２】
操舵捕助力生成部２１は、上述のように、検出した操舵トルクの値に応じた操舵捕助力を生成して舵取り機構９に付与するためのものであり、図示しない動力源を備えている。この動力源として、電動モータを例示することができ、また、ピストンおよびシリンダを含む油圧装置を例示することができる。
図２は、ハウジング１８およびトルクセンサ２０の部分断面側面図である。図３は、トルクセンサ２０の一部断面側面図である。図４は、トルクセンサ２０の模式的な分解斜視図である。
【００１３】
図２を参照して、ハウジング１８は、アルミニウム合金等の金属により形成されている。トルクセンサ２０は、ハウジング１８に固定されており、ステアリングシャフト３が挿通されている。なお、以下では、ステアリングシャフト３の軸方向Ｓを単に「軸方向Ｓ」といい、ステアリングシャフト３の径方向Ｒを、単に「径方向Ｒ」という
図３を参照して、トルクセンサ２０は、トルクを検出するためのコイル２２、コイル２２を収容するハウジング２３およびハウジング２３に設けられる台座部２４を含むコイル組立体２５と、コイル２２からの信号を処理する処理回路２６を含み台座部２４によって受けられる回路基板２７と、回路基板２７を挿通して台座部２４にねじ込まれることにより回路基板２７を台座部２４に取付ける導電体製の取付ねじ２８とを備えている。
【００１４】
本実施の形態の特徴とするところは、回路基板２７の処理回路２６と取付ねじ２８との電気的導通、および取付ねじ２８とコイル２２との電気的導通が達成され、これにより、取付ねじ２８を介した回路基板２７の処理回路２６とコイル２２との電気的導通が達成されている点にある。
コイル２２は、ステアリングシャフト３の入力軸１５および出力軸１６の互いの対向部分の外周を取り囲む第１のコイル２９と、第１のコイル２９よりもステアリングホイール２側（アッパ側）に配置されて入力軸１５の外周を取り囲む第２のコイル３０とを含む。
【００１５】
ステアリングシャフト３の入力軸１５のうち、出力軸１６と対向する部分の外周には、非磁性材製のスリーブ６２が一体回転可能に連結されている。スリーブ６２の外周には、第１の磁性体部材３１が一体回転可能に連結されている。第１の磁性体部材３１は、一端部が第１のコイル２９と径方向Ｒに対向すると共に、他端部が第２のコイル３０と径方向Ｒに対向している。
【００１６】
ステアリングシャフト３の出力軸１６のうち、第１のコイル２９と径方向Ｒに対向する部分の外周には、第２の磁性体部材３２が一体回転可能に連結されている。第１の磁性体部材３１の一端部と第２の磁性体部材３２とは、軸方向Ｓに相対向している。また、ステアリングシャフト３の入力軸１５のうち、第２のコイル３０と径方向Ｒに対向する部分の外周には、第３の磁性体部材３３が一体回転可能に連結されている。第１の磁性体部材３１の他端部と第３の磁性体部材３３とは、軸方向Ｓに相対向している。
【００１７】
第１のコイル２９には、この第１のコイル２９に対して径方向Ｒの外向きに突出する第１のコイル端子３４が設けられている。第１のコイル端子３４は、ステアリングシャフト３の周方向に沿って例えば２つ設けられている（図２および図３において、１つの第１のコイル端子３４のみを図示）。
同様に、第２のコイル３０には、この第２のコイル３０に対して径方向Ｒの外向きに突出する第２のコイル端子３５が設けられている。第２のコイル端子３５は、ステアリングシャフト３の周方向に沿って例えば２つ設けられている（図２および図３において、１つの第２のコイル端子３５のみを図示）。第１および第２のコイル端子３４，３５は、軸方向Ｓに沿って並んで配置されている。
【００１８】
ハウジング２３は、磁性材製の第１および第２のコア３６，３７と、これら第１および第２のコア３６，３７を覆う絶縁材製のカバー３８とを備えている。第１のコア３６は、第１のコイル２９の外周を覆う円筒状の周壁３９と、周壁３９の一端部から径方向内向きに延設されて第１のコイル２９の一端を覆う環状側壁４０と、第１のコイル２９の他端を覆う環状の蓋部材４１とを有している。
【００１９】
第２のコア３７は、第２のコイル３０の外周を覆う円筒状の周壁４２と、周壁４２の一端部から径方向内向きに延設されて第２のコイル３０の一端を覆う環状側壁４３と、第２のコイル３０の他端を覆う環状の蓋部材４４とを有している。第１および第２のコア３６，３７の蓋部材４１，４４は、軸方向Ｓに相対向して互いに当接している。径方向Ｒに関して、第１および第２のコイル端子３４，３５は、それぞれ、第１および第２のコア３６，３７の周壁３９，４２の外方に位置（突出）している。
【００２０】
図３および図４を参照して、カバー３８は、第１および第２のコイル２９，３０ならびに第１および第２のコア３６，３７をモールドした単一の成形樹脂部材により、一体に形成されている。
このカバー３８は、第１および第２のコア３６，３７の周壁３９，４２を覆う筒状の周壁４５と、周壁４５の一端部から径方向内向きに延設されて第１のコア３６の環状側壁４０を覆う第１の環状側壁４６と、周壁４５の他端部から径方向内向きに延設されて第２のコア３７の環状側壁４３を覆う第２の環状側壁４７と、前述の台座部２４と、一対の補助台座部４８，４９とを備えている。
【００２１】
台座部２４は、カバー３８の周壁４５の軸方向中間部に設けられており、例えば、略直方体形状に形成されている。この台座部２４は、カバー３８の周壁４５から径方向Ｒの外向きに延びており、第１および第２のコイル端子３４，３５を埋設している。径方向Ｒに関する台座部２４の一端面は、回路基板２７の裏面の形状に対応して平坦面に形成されている。
【００２２】
この一端面には、第１および第２のコイル端子３４，３５の数に対応する数（例えば、４つ）の挿通孔５０が形成されている。これらの挿通孔５０は、それぞれ所定の深さを有している。これらの挿通孔５０の周面には、対応する第１および第２のコイル端子３４，３５がそれぞれ１つ露出している。
一対の補助台座部４８，４９は、それぞれ、回路基板２７を受けるためのものである。これら一対の補助台座部４８，４９は、カバー３８の周壁４５の外周の対応する一端部および他端部にそれぞれ設けられており、台座部２４と軸方向Ｓに並んでいる。すなわち、軸方向Ｓに関して、一対の補助台座部４８，４９は、台座部２４を挟んだ両側位置に配置されている。
【００２３】
各補助台座部４８，４９は、例えば、略立方体形状に形成されている。径方向Ｒに関する各補助台座部４８，４９の一端面は、回路基板２７の裏面の形状に対応して平坦面に形成され、且つ台座部２４の一端面と面一にされている。
回路基板２７は、方形状をなす薄板により形成されている。回路基板２７の表面に、上記の処理回路２６が形成されている。回路基板２７の裏面は、カバー３８の台座部２４および各補助台座部４８，４９の一端面とそれぞれ当接している。この回路基板２７には、取付ねじ２８のねじ軸５２が挿通される挿通孔５１が形成されている。この挿通孔５１は、カバー３８の台座部２４の挿通孔５０の数に対応して、例えば４箇所に形成されている。これらの挿通孔５１は、台座部２４の対応する挿通孔５０に対応する位置にそれぞれ配置されている。
【００２４】
取付ねじ２８は、例えばタッピンねじからなり、カバー３８の台座部２４の挿通孔５０の数に対応して例えば４つ備えられている。各取付ねじ２８のねじ軸５２は、回路基板２７の対応する挿通孔５１に挿通されると共に、カバー３８の台座部２４の対応する挿通孔５０にねじ込まれている。これにより、取付ねじ２８は、台座部２４の対応する挿通孔５０に露出する、対応する第１および第２のコイル端子３４，３５に接触する。カバー３８の台座部２４の挿通孔５０には、対応する取付ねじ２８のねじ軸５２がねじ込まれることで、このねじ軸５２に螺合する雌ねじ部がそれぞれ形成される。
【００２５】
また、取付ねじ２８は、そのねじ軸５２が台座部２４の対応する挿通孔５０にねじ込まれた状態において、頭部５３が、処理回路２６の対応する端子部（図示せず）にそれぞれ接触している。これらの頭部５３は、対応する取付ねじ２８とカバー３８の台座部２４との結合によって、回路基板２７の表面に圧接されており、処理回路２６の対応する端子部と確実に面接触するようになっている。
【００２６】
図２を参照して、このトルクセンサ２０は、ハウジング１８に以下のようにして固定されている。すなわち、ハウジング１８は、保持孔５５と、保持孔５５の一端部から径方向Ｒの内向きに延びる環状の段部５６と、保持孔５５の他端部に形成される環状の保持溝５７と、保持孔５５の径方向外方に形成される周壁部５８と、保持孔５５の周面に形成されて、保持孔５５の内側部分と外側部分とを連通する開口５９とを備えている。
【００２７】
保持孔５５には、コイル組立体２５のカバー３８の周壁４５が嵌め合わされている。環状の段部５６には、コイル組立体２５のカバー３８の第２の環状側壁４７が当接しており、コイル組立体２５が軸方向Ｓの一方向（図２において、右方向）に相対移動することを規制している。
保持溝５７には、環状の止め輪６０が嵌め合わされている。この止め輪６０の一側面は、コイル組立体２５のカバー３８の第１の環状側壁４６に当接しており、コイル組立体２５を環状の段部５６側に（軸方向Ｓの一方向に）付勢している。ハウジング１８の開口５９からは、コイル組立体２５のカバー３８の台座部２４および補助台座部４８，４９が径方向Ｒの外向きに突出しており、回路基板２７が保持孔５５の径方向外方に配置されている。
【００２８】
周壁部５８は、回路基板２７の外周縁を取り囲んでおり、回路基板２７を収容する収容室Ｈを区画している。周壁部５８の径方向Ｒの先端部の開口は、ハウジング１８に固定された覆い部材６１によって覆われている。
このように、台座部２４および補助台座部４８，４９を成形樹脂により形成し、コイル組立体２５のカバー３８に設けることで、ハウジング１８の小型化および軽量化を達成することができる。
【００２９】
すなわち、従来は、トルクセンサを収容するハウジングに、回路基板を受ける厚肉の台座部を形成し、この台座部をコイル組立体のカバーと回路基板との間に配置していたが、この場合、台座部の重量が重くなると共に、コイル組立体のカバーと回路基板との間の距離が長いものとなり、装置の大型化を招いていた。
これに対し、本実施の形態では、コイル組立体２５のカバー３８と回路基板２７との間にハウジング１８を介在させる必要が無いので、コイル組立体２５のカバー３８と回路基板２７とをより近接して配置することができ、装置の小型化を達成することができる。また、回路基板２７を受ける台座部２４は、樹脂により形成されているので、軽量化を達成することができる。
【００３０】
上記の構成により、第１のコイル２９の出力信号は、第１のコイル端子３４および対応する取付ねじ２８を介して処理回路２６に与えられる。また、第２のコイル３０の出力信号は、第２のコイル端子３５および対応する取付ねじ２８を介して処理回路２６に与えられる。
ステアリングシャフト３の入力軸１５および出力軸１６が操舵トルクを受けて相対回転すると、第１および第２の磁性体部材３１，３２も相対回転する。これに起因して変化する第１のコイル２９の出力信号が、上記の操舵トルクに応じた出力信号として処理回路２６に入力される。
【００３１】
また、第２のコイル３０は、温度変化に応じた出力信号を処理回路２６に出力するようになっている。同様に、第１のコイル２９の出力信号も温度変化に応じて変化するが、処理回路２６において、これら第１および第２のコイル２９，３０の出力信号が互いに打ち消されるようになっている。これにより、温度変化に伴い操舵トルクの検出値が変動することを抑制（温度補償）している。
【００３２】
以上の次第で、本実施の形態によれば、取付ねじ２８を用いて回路基板２７を台座部２４に取り付けるのみで、取付ねじ２８を介した処理回路２６と第１および第２のコイル２９，３０との電気的導通を達成することができる。したがって、処理回路と第１および第２のコイルとを電気的に導通するために従来施していた、面倒な半田付け作業を廃止することができ、製造にかかる手間を格段に低減することができる。
【００３３】
また、取付ねじ２８としてタッピンねじを用いることで、取付ねじ２８を台座部２４の対応する挿通孔５０にねじ込んだ際、これらの挿通孔５０に雌ねじ部が形成される。したがって、台座部２４に、取付ねじ２８と結合（螺合）する雌ねじ部を予め形成しておく必要が無く、製造に係る手間をより低減することができる。
さらに、コイル組立体２５のハウジング２３のカバー３８として、第１および第２のコイル２９，３０ならびに第１および第２のコア３６，３７をモールドした成形樹脂を用いている。これにより、ハウジング２３のカバー３８の成形作業と、第１および第２のコイル２９，３０ならびに第１および第２のコア３６，３７をハウジング２３のカバー３８内に収容する作業とを一括して行うことができ、製造にかかる手間をより低減することができる。
【００３４】
また、台座部２４を挟んだ軸方向Ｓの両側位置に一対の補助台座部４８，４９を設けることで、回路基板２７が台座部２４に対して傾く（ぐらつく）ことを確実に防止できる。これにより、各取付ねじ２８の緩みを長期に亘って防止し、取付ねじ２８を介する処理回路２６と第１および第２のコイル２９，３０との電気的導通を長期に亘って安定して確保することができる。
【００３５】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。
例えば、台座部２４の挿通孔５０の周面および底面の少なくとも一方に、導電性を有する薄膜部材をそれぞれ被着し、これらの薄膜部材と対応する第１および第２のコイル端子３４，３５とをそれぞれ電気的に導通させてもよい。
また、コイル組立体２５のハウジング２３のカバー３８を形成した後に、このカバー３８内に、第１および第２のコイル２９，３０ならびに第１および第２のコア３６，３７を組み込んでもよい。さらに、補助台座部４８，４９の少なくとも一方を廃止してもよいし、補助台座部をより多く設けてもよい。
【００３６】
また、コイル組立体２５のカバー３８の台座部２４および各補助台座部４８，４９の少なくとも１つを、単品の部材に形成してもよい。さらに、取付ねじ２８として、タッピンねじ以外の他の一般のねじを用いてもよい。また、回路基板２７を、平面視において正方形形状に形成すると共に、この回路基板２７の裏面の略中央部が、コイル組立体２５のカバー３８の台座部２４および各補助台座部４８，４９によって受けられるようにしてもよい。この場合、回路基板２７をよりバランスよく受けることができる。
【００３７】
その他、本発明は、パワーステアリング装置用のトルク検出装置以外の他の一般の用途のトルク検出装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施の形態のトルク検出装置としてのトルクセンサを備えるパワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】ハウジングおよびトルクセンサの部分断面側面図である。
【図３】トルクセンサの一部断面側面図である。
【図４】トルクセンサの模式的な分解斜視図である。
【符号の説明】
【００３９】
２０  トルクセンサ（トルク検出装置）
２２  コイル
２３  （コイルを収容する）ハウジング
２４  台座部
２５  コイル組立体
２６  処理回路
２７  回路基板
２８  取付ねじ
４８  補助台座部
４９  補助台座部
【図１】
2005326188.tif 000003
【図２】
2005326188.tif 000004
【図３】
2005326188.tif 000005
【図４】
2005326188.tif 000006